水稻OsPCS分子進(jìn)化及耐Cd突變體cadH-5 ASC-GSH代謝.pdf_第1頁(yè)
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1、植物螯合肽(PCs)在植物累積和抵抗重金屬脅迫中起著至關(guān)重要的作用,PCs是由PC合酶(PCS)催化谷胱甘肽(GSH)通過谷氨酰半胱氨酸轉(zhuǎn)肽反應(yīng)得到的。1999年3個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室各自從擬南芥(Arabidopsis thatiana L.)中分離到了產(chǎn)生PCs的關(guān)鍵基因尸CSo到目前為止,在高等植物中己報(bào)道了將近20個(gè)PCS基因,但在水稻(Oryzasativa L.)中僅克隆到一個(gè)基因,且其功能尚未研究。隨著模式植物擬南芥和水稻基因組

2、序列測(cè)序的完成,通過對(duì)染色體的注釋,不斷有功能不明確的基因被發(fā)現(xiàn),我們通過生物信息學(xué)相關(guān)手段分析NCBI、TIGR和DDBJ數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)水稻的序列信息,發(fā)現(xiàn)在水稻中存在14個(gè)PCS基因,分屬兩個(gè)基因亞族,即功能結(jié)構(gòu)域?yàn)镻HYTOCHELATIN(含133個(gè)氨基酸殘基)的PCS基因亞族和功能結(jié)構(gòu)域?yàn)镻HYTOCHEL_ SYNTH(含167個(gè)氨基酸殘基)的類PCS基因亞族。其中3個(gè)基因?qū)儆赑CS基因亞族,11個(gè)基因?qū)儆陬怭CS基因亞族。RT

3、-PCR驗(yàn)證基因存在性的結(jié)果表明:有三個(gè)基因(OsPCS3, OsPCS8,and OsPCSII)在根、根莖轉(zhuǎn)換區(qū)、節(jié)、節(jié)間、葉柄、葉及穗中均未發(fā)現(xiàn)有表達(dá),由此推測(cè)可能為假基因或基因時(shí)序表達(dá),而其它11個(gè)基因在葉及穗中均有表達(dá)。代表PCS基因亞族的OsPCS9可以為Cd2+和Zn2+誘導(dǎo),代表類PCS基因亞族的OsPCS7可以為Hg2+和Pb2+誘導(dǎo)。由此表明:PCS基因亞族和類PCS基因亞族在植物生存與重金屬脫毒中起重要作用。

4、>   前人的研究表明:GSH和PCs在Cd脫毒中起關(guān)鍵作用,擬南芥突變體cad2-1和cadl-3分別為GSH的PCs缺失突變體,表現(xiàn)出對(duì)Cd的敏感性。植物對(duì)Cd的抗性或鈍感依賴于植物的抗氧化保護(hù)系統(tǒng),在這個(gè)抗氧化保護(hù)系統(tǒng)中抗壞血酸-谷胱甘肽(ASC-GSH)循環(huán)起著至關(guān)重要的作用。盡管Cd不能激發(fā)費(fèi)通型反應(yīng)(Fenton-typereactions),但它可以間接地激活質(zhì)膜NADPH氧化酶,從而減少受Cd脅迫組織活性氧(ROS)的

5、產(chǎn)生。我們用0.75mM CdCI2在水稻T-DNA/Ds突變體庫(kù)篩選到一個(gè)Cd耐受突變體cadH-5。用0.5mM CdCI2持續(xù)處理2d、4d、6d、8d及12d,結(jié)果表明:在根、莖、葉中突變體與野生型相比均積累較多的Cd,因此突變體是一個(gè)相對(duì)于野生型是Cd高積累的植物;亞細(xì)胞分布顯示,細(xì)胞壁、細(xì)胞液及膜系統(tǒng)中突變體與野生型相比均積累較多的Cd,但細(xì)胞器中的累積則比較復(fù)雜:同時(shí)發(fā)現(xiàn),不管是哪個(gè)處理點(diǎn),突變體中PCs含量均高于野生型,

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